專題訓(xùn)練專題六化學(xué)反應(yīng)與能量變化-4

1、綜合課時4新型化學(xué)電源(時間：45分鐘)一、選擇題(每小題僅有一個選項符合題意)1某燃料電池是以苯酚(C6H6O)為燃料，微生物為媒介的一種燃料電池，總反應(yīng)方程式為C6H6O 7O26CO2 3H2O。下列有關(guān)說法正確的是()。A苯酚在正極，發(fā)生氧化反應(yīng)BO2在負極，發(fā)生還原反應(yīng)C反應(yīng)結(jié)束后，電解液的酸度可能略有增加D正極的電極反應(yīng)是C6H6O 11H2O 28e=6CO2 28H答案C2可用于電動汽車的鋁­空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是()。A以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應(yīng)都為O22H2O4e

2、=4OHB以NaOH溶液為電解液時，負極反應(yīng)為Al3OH3e=Al(OH)3C以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極解析O2在以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時形成OH，A正確；以NaOH溶液為電解液時，鋁形成AlO，B 錯誤；以NaOH溶液為電解液時，該電池的總反應(yīng)為4Al3O24NaOH=4NaAlO22H2O，C 錯誤 ；原電池工作時外電路電子由負極流向正極，D 錯誤。答案A3硼化釩VB2­空氣電池是目前儲電能力最高的電池，電池示意圖如圖所示，該電池工作時反應(yīng)為4VB211O2=4B2O32V2O5。下列說法

3、正確的是()。A電極a為電池負極B圖中選擇性透過膜只能讓陽離子選擇性透過C電子由VB2極經(jīng)KOH溶液流向電極aDVB2極發(fā)生的電極反應(yīng)為2VB222OH22e=V2O52B2O3 11H2O解析根據(jù)原電池反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)原理知，電極a為正極，A錯誤；題圖中選擇性透過膜只能讓陰離子選擇性透過，B錯誤；電子由VB2極經(jīng)負載流向電極a，C錯誤；根據(jù)總反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移情況可知D正確。答案D4Harbermann等設(shè)計出利用Desulfovibrio desulfurcan菌種生成的硫化物作為介體的微生物燃料電池，電池內(nèi)部有質(zhì)子通過，該系統(tǒng)不經(jīng)任何維護可連續(xù)運行5年。該電池的負極反應(yīng)式為S24H2O8e

4、=SO8H。有關(guān)該電池的下列說法中正確的是()。A若有1.12 L氧氣參與反應(yīng)，則有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移B質(zhì)子由正極移向負極C該電池的總反應(yīng)為S22O2=SOD正極的電極反應(yīng)式為2O28e4H2O=8OH解析A項沒有注明標(biāo)準(zhǔn)狀況，錯誤；質(zhì)子應(yīng)由負極移向正極，B錯誤；正極的電極反應(yīng)式為2O28H8e=4H2O，D錯誤。答案C5如圖表示一種使用惰性電極材料，以N2和H2為電極反應(yīng)物、HCl­NH4Cl溶液為電解質(zhì)溶液，既能提供能量，又能實現(xiàn)氮固定的新型燃料電池。下列說法正確的是()。A分離出的A物質(zhì)是HClB通入氮氣的一極電極反應(yīng)式為N26e8H=2NHC電池在工作一段時間后溶液的

5、 pH 不會變化D放電時，通入氫氣的一極電極附近溶液的 pH 增大解析根據(jù)圖示可知，通入氫氣的一極為負極，通入氮氣的一極為正極，電池總反應(yīng)是氫氣與氮氣反應(yīng)生成氨氣，生成的氨氣會與氯化氫反應(yīng)生成氯化銨，所以分離出的A物質(zhì)應(yīng)該是氯化銨，A選項錯誤；反應(yīng)消耗氯化氫，生成氯化銨，所以溶液的 pH 增大，C選項錯誤；放電時，通入氫氣的一極氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)闅潆x子，電極附近溶液的 pH 減小，D選項錯誤。答案B6(2014·大綱全國，9)右圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH­Ni電池)。下列有關(guān)說法不正確的是 ()。A放電時正極反應(yīng)為：NiOOHH2OeNi(O

6、H)2OHB電池的電解液可為KOH溶液C充電時負極反應(yīng)為：MHOHH2OMeDMH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高解析在金屬氫化物鎳電池(MH­Ni電池)中，MH(M為零價，H為零價)在負極發(fā)生反應(yīng)：MHOH e=MH2O，NiOOH 在正極發(fā)生反應(yīng)：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，電極材料MH和NiOH及其反應(yīng)產(chǎn)物在堿性溶液中均能存在，故電解液可為KOH溶液，A、B正確；充電時，陰極反應(yīng)式為MH2Oe=MHOH，C錯誤；MH中氫密度越大，單位體積電極材料放出電量越多，即電池能量密度越高，D正確。答案C7一種新型燃料電池，以鎳板為電極插入 KOH 溶液中，分別

7、向兩極通入乙烷(C2H6)和氧氣，其中某一電極反應(yīng)式為C2H618OH 14e=2CO12H2O。有關(guān)此電池的推斷不正確的是()。A通入氧氣的一極為正極B參加反應(yīng)的 O2 與C2H6的物質(zhì)的量之比為 72C放電一段時間后，KOH的物質(zhì)的量濃度將下降D放電一段時間后，正極區(qū)附近溶液的 pH 減小解析A項，通入乙烷的一極為負極，通入氧氣的一極為正極，正確；B項，1 mol 乙烷參與反應(yīng)時轉(zhuǎn)移14 mol 電子，則參與反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為mol ，故正確；C項，根據(jù)電極反應(yīng)式或總反應(yīng)方程式可知，氫氧化鉀被消耗，故正確；D項，放電時正極產(chǎn)生OH，則 pH 增大，故錯誤。答案D8研究人員研制出一種鋰水

8、電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH 為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是()。A水既是氧化劑又是溶劑B放電時正極上有氫氣生成C放電時OH向正極移動D總反應(yīng)為2Li2H2O=2LiOHH2解析該電池的負極是鋰，氧化劑水在正極上得到電子生成氫氣，又電解質(zhì)是LiOH，故A、B、D項正確；陰離子OH向負極移動，C項錯誤。答案C二、不定項選擇題(每小題有12個選項符合題意)9研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間的含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102Ag

9、Cl。下列有關(guān)“水”電池在海水中放電時的說法正確的是()。A正極反應(yīng)：AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子CNa不斷向“水”電池的負極移動DAgCl是氧化產(chǎn)物解析電池的正極得電子，A項錯誤；陽離子Na向正極移動，C項錯誤；反應(yīng)后 Ag 的化合價升高，AgCl 是氧化產(chǎn)物，D項正確。答案BD10某種聚合物鋰離子電池放電時的反應(yīng)為Li1xCoO2LixC6=6CLiCoO2，其電池如圖所示。下列說法不正確的是()。A放電時，LixC6發(fā)生氧化反應(yīng)B充電時，Li通過交換膜從左向右移動，陰極反應(yīng)式為6CxexLi=LixC6C充電時，將電池的負極與外接電源的負極

10、相連D放電時，電池的正極反應(yīng)為Li1xCoO2xLixe=LiCoO2解析A項，放電時為原電池，由反應(yīng)方程式中元素化合價的變化可知C元素化合價升高，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)；B項，充電時為電解池，陽離子移向陰極，左側(cè)為電解池的陰極，發(fā)生反應(yīng)為6CxexLi=LixC6，則Li由右向左移動；C項，放電時電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)，則充電時負極應(yīng)該發(fā)生還原反應(yīng)，故與外接電源的負極相連；D項，放電時正極發(fā)生獲得電子的還原反應(yīng)。答案B11世博會中國館、主題館等建筑使用光伏并網(wǎng)發(fā)電，總功率達4 MW，是歷屆世博會之最。通過并網(wǎng)，上海市使用半導(dǎo)體照明(LED)。已知發(fā)出白光的LED是由氮化鎵(GaN)芯片與釔鋁

11、石榴石(YAG，化學(xué)式：Y3Al5O12)芯片封裝在一起做成的。下列有關(guān)敘述正確的是()。A光伏電池實現(xiàn)了太陽能和電能的相互轉(zhuǎn)化B圖中N型半導(dǎo)體為正極，P型半導(dǎo)體為負極C電流從b流向aDLED中的Ga和Y都顯3價解析A項，光伏電池將光能(太陽能)直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽娔芪崔D(zhuǎn)化為太陽能；B項，電池內(nèi)部，正電荷向正極移動，負電荷向負極移動，故N型半導(dǎo)體為負極，P型半導(dǎo)體為正極；C項，a為負極，b為正極，電流從b流向a；D項，GaN中N顯3價，則Ga顯3價，Y3Al5O12中Al、O分別顯3、2價，則Y顯3價。答案CD12如圖為一種固體離子導(dǎo)體電池與濕潤KI試紙AB連接，Ag可以在RbAg4I5晶體中

12、遷移，空氣中氧氣透過聚四氟乙烯膜與AlI3反應(yīng)生成I2，Ag與I2作用形成電池。下列說法中正確的是()。A試紙A端發(fā)生還原反應(yīng)BAg從銀電極移向石墨，K移向A端C試紙B端出現(xiàn)棕色D石墨電極上電極反應(yīng)式：I22e=2I解析由題意得知銀被氧化，則銀為原電池負極，石墨為正極；A為電解池陽極，B為陰極。A項錯誤，試紙A端應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)；B項錯誤，K向B端移動；C項錯誤，因為I在試紙A端放電生成I2，出現(xiàn)棕色；D項正確，石墨電極(正極)是單質(zhì)碘發(fā)生還原反應(yīng)。答案D三、填空題13“神舟九號”飛船的電源系統(tǒng)共有3種，分別是太陽能電池帆板、鎘鎳蓄電池和應(yīng)急電池。(1)飛船在光照區(qū)運行時，太陽能電池帆板將_能轉(zhuǎn)

13、化為_能，除供給飛船使用外，多余部分用鎘鎳蓄電池儲存起來。其工作原理為Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2充電時，陽極的電極反應(yīng)式為_；當(dāng)飛船運行到地影區(qū)時，鎘鎳蓄電池開始為飛船供電，此時負極附近溶液的堿性_(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)緊急狀況下，應(yīng)急電池會自動啟動，工作原理為ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2，其負極的電極反應(yīng)式為_。(3)若用上述應(yīng)急電池電解200 mL含有0.1 mol·L1 NaCl和0.1 mol·L1 CuSO4的混合溶液(電極均為惰性電極)，當(dāng)消耗1.3 g鋅時，陽極產(chǎn)生的氣體為_(填化學(xué)式)，溶液的pH_(

14、假設(shè)電解前后溶液的體積不變)。解析(3)陽極上陰離子放電：2Cl2e=Cl2，4OH4e=O22H2O；1.3 g Zn轉(zhuǎn)移電子：×20.04 mol，陰極只有Cu2放電，故消耗n(OH)0.04 mol0.2 L×0.1 mol·L10.02 mol，即產(chǎn)生n(H)0.02 mol，c(H)mol·L10.1 mol·L1，即pH為1。答案(1)太陽電Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O減小(2)Zn2e2OH=Zn(OH)2(3)Cl2、O2(少答不可)114(2014·海南卷，16)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池

15、。該電池反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li 通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中，生成 LiMnO2?；卮鹣铝袉栴}：(1)外電路的電流方向是由_極流向_極。(填字母)(2)電池正極反應(yīng)式為_。(3)是否可用水代替電池中的混合有機溶劑？_(填“是”或“否”)，原因是_。(4)MnO2 可與KOH和KClO3在高溫下反應(yīng)，生成K2MnO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物質(zhì)的量之比為_。解析由 Li 的遷移方向可知，b為正極，其電極反應(yīng)為：LiMnO2e=LiMnO2，a為負極，其電極反應(yīng)為：Li e=Li，電流由b流向a。由

16、于鋰能與水發(fā)生反應(yīng)，故不能用水代替電池中的混合有機溶劑。答案(1)ba(2)Li MnO2e=LiMnO2(3)否鋰能與水發(fā)生反應(yīng)(4)3MnO26KOHKClO33K2MnO4KCl3H2O2115()21世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一是使汽油氧化直接產(chǎn)生電流。新研制的某汽油燃料電池的工作原理為：一個電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，摻雜了Y2O3 的ZrO2晶體作電解質(zhì)，它在高溫下傳導(dǎo)O2離子，填寫下列空白。(1)汽油燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率比汽油在發(fā)動機里燃料產(chǎn)生動力的能量轉(zhuǎn)化率_(填“高”或“低”)。(2)若用丁烷(C4H10)代表汽油，則該燃料電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)該汽油燃料電池的不足之處是汽油被氧化不完全，產(chǎn)生的_可能堵塞氣體通道。()古代鐵器(埋藏在地下)在嚴(yán)重缺氧的環(huán)境中，仍然銹蝕嚴(yán)重(電化學(xué)腐蝕)。原因是一種叫做硫酸鹽還原菌的細菌，能提供正極反應(yīng)的催化劑